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摘 要 本次60kV變電站電氣部分設(shè)計(jì)，首先對變電站變壓器的負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償進(jìn)行了系統(tǒng)的計(jì)算，其中通過對變電所的負(fù)荷狀態(tài)和自然條件來對負(fù)荷計(jì)算進(jìn)行系統(tǒng)的計(jì)算分析，而電容器組總?cè)萘康拇_定是對補(bǔ)償電容器進(jìn)行計(jì)算的前提條件。其次確定了主變壓器的臺(tái)數(shù)、型式和容量。對電氣主接線的選擇，通過計(jì)算分析，確定了接線方式。短路計(jì)算是本次電氣設(shè)計(jì)重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗鼘﹄姎庵鹘泳€、電氣設(shè)備、繼電保護(hù)、接地方式的選擇都起到了至關(guān)重要的作用。電氣設(shè)備要從母線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等幾個(gè)方面選擇出最佳方案。繼電保護(hù)主要分為變壓器差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)、過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)，通過比較計(jì)算選擇最好的保護(hù)方式。防雷保護(hù)是通過分析計(jì)算來確定避雷針高度以及它的保護(hù)范圍。最后確定變電站的配電裝置和電氣平面的總布置。 關(guān)鍵詞：變壓器；短路計(jì)算；繼電保護(hù)；防雷保護(hù) Abstract The design of 60kv electric substation and transformer substation caculated the load calculation and reactive power compasition in the first place. Whats more, though the caculation of the substations load state and natural conditions,we can make a load caculation of the system. While,the determination of the total capacity of capacitors is the pre-condition to caculate the compensation capacity. In the second place, it makes sure of the number,tape and capacity of the main transform substation. The choice of main electrical wiring is through the caculation analysis to determine the connection mode. Short circuit caculation is the crucial link of the electrical design. Because it plays an important role in making thd choice of the way of grouding, electrical wring,electrical equipment and relay protection. The electric equipment must choose from the aspects of bus,breakers,isolating switch transformer as the best method. The relay protection is mainly devided into transformer differental protection,gas protection,overvoltage protection and over current protection. We must choose the best way of protection by caculating comparantly. The lighting protection is to make sure of the range and the height of the lighting by analysising and caculating.Last but not least, we must make sure that the sustations electric and the distribution of electric plain. Key words：substation；short circuit computing；relay protection; lightning protection 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1我國電力行業(yè)發(fā)展概況 1 1.2變電所的類型概述 2 1.3變電所電氣設(shè)備概述 3 第2章 負(fù)荷計(jì)算 4 2.1 負(fù)荷計(jì)算簡介 4 2.2 負(fù)荷計(jì)算 5 2.3無功補(bǔ)償計(jì)算 6 第3章 主變壓器的選擇 9 3.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 9 3.2 主變壓器型式的選用 9 3.3 主變壓器容量的確定 10 3.4主變壓器形式的選擇 11 第4章 主接線的設(shè)計(jì) 12 4.1 設(shè)計(jì)主接線的意義 12 4.2 設(shè)計(jì)主接線的要求 12 4.3 主接線的設(shè)計(jì)及論證 14 第5章 短路計(jì)算 18 5.1 短路的原因 18 5.2 短路的后果 19 5.3 短路計(jì)算的目的 19 5.4 對本設(shè)計(jì)進(jìn)行短路計(jì)算 20 第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 23 6.1電氣設(shè)備選擇的基本要求 23 6.2各種設(shè)備的選擇 24 6.2.1母線的選擇 24 6.2.2斷路器選擇 29 6.2.3隔離開關(guān)選擇 32 6.2.4電流互感器選擇 34 6.2.5 10kV 側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇 37 第7章 結(jié)論 40 參考文獻(xiàn) 41 致 謝 42 第1章 緒 論 隨著各國電力工業(yè)的發(fā)展,電網(wǎng)的規(guī)模的迅速擴(kuò)大，電壓等級(jí)和自動(dòng)化水平的不斷提高，供電部門為適應(yīng)市場機(jī)制，加強(qiáng)科技進(jìn)步和提高經(jīng)濟(jì)效益就成為電力經(jīng)營管理關(guān)注的重點(diǎn)問題。為了解決這一問題,我國于2002年首先推出了以打破壟斷,引入競爭為首的體制改革方案。預(yù)期將對發(fā)輸供電效率的提升產(chǎn)生積極作用.當(dāng)然,其他國家也都采取了相應(yīng)的對策,有近50%的國家正在醞釀改革方案。 為了促進(jìn)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,保證西電東送工程的成功建設(shè),滿足各地區(qū)供電負(fù)荷的要求,實(shí)現(xiàn)安全供電,保證供電可靠性,地區(qū)變電所的建設(shè)將具有十分重要的意義。此外,由于各個(gè)地區(qū)區(qū)域環(huán)境的不同,并考慮到經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的要求,以及各地區(qū)電壓等級(jí)的不同,60/10kV變電所的建設(shè)也將具有不可忽視的作用。 待設(shè)計(jì)變電所是60/10kV地區(qū)一般性變電所，分別有近期負(fù)荷和遠(yuǎn)期負(fù)荷兩種負(fù)荷方案。其10kV側(cè)供電負(fù)荷出線共有7回，重要負(fù)荷占總負(fù)荷的55%，為了保證供電的可靠性和一次性滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的要求，本設(shè)計(jì)將按照遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，從而保證該變電所能夠長期可靠供電。 本設(shè)計(jì)是我們在校期間進(jìn)行的一次比較系統(tǒng)，具體，完整的頗為重要的設(shè)計(jì)，它是我們將在校期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行理論與實(shí)踐的很好結(jié)合，在我們的大學(xué)生活中占有極其重要的作用，是學(xué)生在校期間最后一個(gè)重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，對實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)（或研究）的綜合性訓(xùn)練。也是我們將來走向工作崗為奠定良好基石的實(shí)踐。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)工程觀念，以便更好地適應(yīng)工作的需要。 1.1我國電力行業(yè)發(fā)展概況 我國電源建設(shè)發(fā)展迅速,我國電力行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。近些年來，我國總發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量已經(jīng)連續(xù)十年位居世界第二位隨著總發(fā)電裝機(jī)容量增長，增長率有所平緩，但仍保持了 較高增長水平。 我國電網(wǎng)建設(shè)持續(xù)增長,長期以來，我國電力工業(yè)“重發(fā)輕供”，電網(wǎng)發(fā)展嚴(yán)重滯后于電源發(fā)展，表現(xiàn)為輸變電建設(shè)嚴(yán)重滯后于電源建設(shè)，配電網(wǎng)建設(shè)滯后于主網(wǎng)建設(shè)，負(fù)荷中心受端電網(wǎng)建設(shè)滯后于送端電網(wǎng)建設(shè)，電網(wǎng)累計(jì)投資占電力投資的比例約30%左右，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家50%以上的水平。為解決此問題，國家今后將重點(diǎn)持續(xù)促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)，以適應(yīng)我國工業(yè)化及城市化建設(shè)的需要。特高壓電網(wǎng)建設(shè)及堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)規(guī)劃促進(jìn)我國電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展，1)特高壓電網(wǎng)建設(shè)，按照國家電網(wǎng)公司的規(guī)劃，未來將建成以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)國家電網(wǎng)。在2020年前后，基本形成覆蓋華北、華中、華東地區(qū)的特高壓電網(wǎng)，滿足跨大區(qū)跨流域輸電、水火電互濟(jì)調(diào)解和全國能源資源優(yōu)化配置的客觀需要，實(shí)現(xiàn)“西電東送，南北互供”。特高壓電網(wǎng)被稱為“電力高速公路”，具有容量大、距離長、損耗低等優(yōu)勢。2009年1月，總投資約58億元的我國首個(gè)特高壓輸變電工程——晉東南-南陽-荊門1000kV交流特高壓交流試驗(yàn)示范工程投入商業(yè)運(yùn)營，標(biāo)志著我國在特高壓核心技術(shù)和設(shè)備國產(chǎn)化上取得了重大突破。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)規(guī)劃。 1.2變電所的類型概述 變電所有很多種分類方法，可以根據(jù)電壓等級(jí)、升壓或降壓及在電力系統(tǒng)中的地位分類。根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位可以分成以下幾類： (1) 樞紐變電所 樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高、中壓的幾個(gè)部分，匯集有多個(gè)電源和多回路大容量的聯(lián)絡(luò)線，變電容量大，電壓為330~500kV。全所停電時(shí)，將引起系統(tǒng)解列，甚至癱瘓。 (2) 中間變電所 中間變電所一般位于系統(tǒng)的主要環(huán)路線路中或系統(tǒng)主要干線的接口處，匯集有2~3個(gè)電源，高壓側(cè)以交換潮流為主，同時(shí)又降壓給當(dāng)?shù)赜脩?，主要起中間環(huán)節(jié)作用，電壓為220~330kV。全所停電時(shí)，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。 (3) 地區(qū)變電所 地區(qū)變電所以對地區(qū)用戶供電為主，是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所，電壓一般為110~220kV。全所停電時(shí)，將使該地區(qū)中斷供電。 (4) 終端變電所 中斷變電所位于線路終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，不承擔(dān)功率轉(zhuǎn)送任務(wù)，電壓等級(jí)為110kV及以下。全所停電時(shí)，僅使其所供的用戶中斷供電。 1.3變電所電氣設(shè)備概述 供電系統(tǒng)住承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱為一次回路。一次回路中所有的電氣設(shè)備稱為一次設(shè)備。常用的高、低壓一次設(shè)備是指斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電力變壓器、儀用互感器、熔斷器以及由以上開關(guān)電器及附屬裝置所組成的成套配電裝置（高壓開關(guān)柜和低壓配電屏）等。 (1)高低壓熔斷器，熔斷器的功能主要是進(jìn)行短路保護(hù)，但有的熔斷器也具有過負(fù)荷保護(hù)能。按限流作用分，熔斷器可以分為限流式和非限流式兩種。按電壓等級(jí)分，有高壓熔斷器和低壓熔斷器兩種。 (2)高壓開關(guān)電器， 1)高壓隔離開關(guān)（文字符號(hào)位QS）的主要用途是隔離高壓電源，保證電氣設(shè)備和線路在檢修時(shí)與電源有明顯的斷開間隙。隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負(fù)荷操作，但可以用來通斷一定的小電流。 2)高壓負(fù)荷開關(guān)（文字符號(hào)為QL），具有簡單的滅弧裝置，能通斷一定的負(fù)荷電流，裝有脫扣器時(shí)，在過負(fù)荷情況下可自動(dòng)跳閘。負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)一樣，具有明顯可見的斷開間隙，因此，它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。但是不能斷開短路電流，必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來切除短路電， 3)高壓斷路器（文字符號(hào)為QF）除在正常情況下通、斷負(fù)荷電流外，還可在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)與繼電保護(hù)裝置配合，自動(dòng)、快速的切除故障，保證電力系統(tǒng) 第2章 負(fù)荷計(jì)算 2.1 負(fù)荷計(jì)算簡介 ⒈負(fù)荷計(jì)算的概念 通過對已知用電設(shè)備組的設(shè)備容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的最大負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷。 按計(jì)算負(fù)荷選擇的電力變壓器、電氣設(shè)備、電線電纜如以最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行其發(fā)熱溫度不超出允許值，因而不會(huì)影響其使用壽命。 ⒉負(fù)荷計(jì)算的目的及意義 計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。 電力負(fù)荷的正確計(jì)算非常重要，它是正確選擇供電系統(tǒng)中導(dǎo)線、開關(guān)電器及變壓器等的基礎(chǔ)，也是保障供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必不可少的重要一環(huán)。在方案設(shè)計(jì)與初步設(shè)計(jì)時(shí)，其電力負(fù)荷計(jì)算過小或過大，都會(huì)引起嚴(yán)重的后果。如果電力負(fù)荷計(jì)算過小，就會(huì)引起供電線路過熱，加速其絕緣老化；同時(shí)，還會(huì)過多損耗能量，引起電氣線路走火，引發(fā)重大事故。而電力負(fù)荷計(jì)算過大，將會(huì)引起變壓器容量過剩，以及供電線路截面過大，相應(yīng)的保護(hù)整定值就會(huì)定得過高，從而降低了電氣設(shè)備保護(hù)的靈敏度，與此同時(shí)，電力負(fù)荷計(jì)算過大還增加了投資。 2.2 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算變電所所帶總有功負(fù)荷： =5000+4000+3500+2500+2500+4000+4500+2500+2000 =30500KW 考慮同時(shí)系數(shù)后有功負(fù)荷為： 變電所所帶的總無功負(fù)荷為： 考慮同時(shí)系數(shù)后的無功負(fù)荷為： 序 號(hào) 用戶名稱 最大負(fù)荷（kw） cosφ 回路數(shù) 附注 Tmax(h) 近 遠(yuǎn) 1 紅旗機(jī)械廠 3000 5000 0.8 2 有重要負(fù)荷 5000 2 農(nóng)機(jī)廠 2000 4000 0.8 2 有重要負(fù)荷 5000 3 電視機(jī)廠 2000 3500 0.8 2 有重要負(fù)荷 5500 4 農(nóng)電一號(hào) 1500 2500 0.8 1 有季節(jié)性重要負(fù)荷 4000 5 農(nóng)電二號(hào) 1500 2500 0.8 1 有季節(jié)性重要負(fù)荷 4000 6 市區(qū)一號(hào) 1500 4000 0.8 2 有重要負(fù)荷 4500 7 市區(qū)二號(hào) 2000 4500 0.8 2 有重要負(fù)荷 4500 8 市區(qū)三號(hào) 2000 2500 0.8 1 Ⅲ類負(fù)荷 4500 9 食品廠 1500 2000 0.8 1 Ⅲ類負(fù)荷 5000 變電所容量： 重要負(fù)荷占總負(fù)荷的55%<70%故單臺(tái)主變壓器的容量為: 2.3無功補(bǔ)償計(jì)算 變電所無功補(bǔ)償電容器的選擇 補(bǔ)償前cos=0.78 補(bǔ)償后達(dá)到0.9，因此可以如下計(jì)算： 設(shè)需要補(bǔ)償XMva 的無功 則 cos= ==0.9 所以、解得 =6658 Kvar 需要并聯(lián)的電容器臺(tái)數(shù)： 所以選擇12臺(tái)電容器并聯(lián)。 =0.9048>0.9無功補(bǔ)償滿足要求 表3.1其參數(shù)如下表 型號(hào) 額定電壓(KV) 標(biāo)準(zhǔn)容量（KVvar） 標(biāo)準(zhǔn)電容（） 頻率（HZ） 相數(shù) BNM10.5-200-1W 10.5 200 5.77 50 1 有功損耗： 無功損耗： 變壓器高壓側(cè)有功為： 變壓器高壓側(cè)無功為： 補(bǔ)償前功率因數(shù)： 其中： ——有功同時(shí)率 ——無功同時(shí)率 待設(shè)計(jì)變電所要求功率因數(shù)： 0.75<0.9需要進(jìn)行無功補(bǔ)償 需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率為: 選擇電容器型號(hào)為:BNM10.5—200—1W 表3.2 BNM10.5—200—1W型電容器參數(shù)表 型號(hào) 額定電壓(KV) 標(biāo)準(zhǔn)容量（KVvar） 標(biāo)準(zhǔn)電容（） 頻率（HZ） 相數(shù) BNM10.5-200-1W 10.5 200 5.77 50 1 需要并聯(lián)的電容器臺(tái)數(shù)： 所以選擇43臺(tái)電容器并聯(lián)。 補(bǔ)償后功率因數(shù)為： 因?yàn)?0.908>0.9無功補(bǔ)償滿足要求 第3章 主變壓器的選擇 3.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 本變電站為一座降壓變電站，在系統(tǒng)中起著匯聚和分配電能的作用，擔(dān)負(fù)著向該地區(qū)工廠和農(nóng)村供電的重要任務(wù)，地位比較重要。根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ161—85有關(guān)規(guī)定和審批的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)決定進(jìn)行。凡裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%~80%，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。 為保證供電的可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，因此本次設(shè)計(jì)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，采用暗備用的方式。 3.2 主變壓器型式的選用 變電所的主變壓器一般采用三相變壓器。 變電所中的主變壓器在系統(tǒng)有調(diào)壓要求時(shí)，一般采用有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)載調(diào)壓，有利于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，在新設(shè)計(jì)的變電所中，大都采用這種型式的變壓器。 與兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或與高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 變壓器容量 裝有兩臺(tái)變壓器的變電站，采用暗備用的方式，當(dāng)其中一臺(tái)因故障斷開時(shí)，另一臺(tái)主變的容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的70%，考慮變壓器的事故的過負(fù)荷能力為40%，則可保證80%負(fù)荷供電。 繞組數(shù)和接線組別的確定 該變電站有兩個(gè)電壓等級(jí)，所以選用雙繞組變壓器，接線方式必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行60V以上電壓，變壓器繞組采用連接，10kV采用連接。 冷卻方式 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然冷風(fēng)、強(qiáng)迫油循環(huán)冷風(fēng)、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻?？紤]到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護(hù)工作量，首選油浸風(fēng)冷冷卻方式。 所以選用兩臺(tái)型雙繞組電力變壓器，采用暗備用方式。 3.3 主變壓器容量的確定 根據(jù)《35～110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》主要變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件綜合考慮確定。主要選擇原則： 主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 根據(jù)變電站帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘?，對有重要?fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%。 同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太高多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 裝有兩臺(tái)主變壓器的變電站，每臺(tái)主變壓器容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： （1）任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷的60%～70%的需要，即=(0.6～0.7) （2）任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需要，即 在前面的設(shè)計(jì)中，已經(jīng)采用了無功補(bǔ)償裝置，因此，補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 ==56.07 因此，主變壓器容量應(yīng)大于56.07，可選擇60 3.4主變壓器形式的選擇 （1）主變壓器相數(shù)的確定 在330及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。因?yàn)橐慌_(tái)三相式變壓器較同容量的三臺(tái)單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運(yùn)行維護(hù)較方便。 （2）主變壓器繞組形式的確定 本設(shè)計(jì)中只有110和10兩種電壓等級(jí)，故采用雙繞組變壓器。變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和角接，我國110及以上電壓，變壓器繞組都采用星接，110也采用星接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地。35及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)內(nèi)容可以確定，高、低兩側(cè)繞組分別采用星接和角接，其中高壓側(cè)的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。 （3）主變壓器調(diào)壓方式的確定 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實(shí)現(xiàn)。無載調(diào)壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變壓器分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá)30%，且分接頭可帶負(fù)荷調(diào)節(jié)。但有載調(diào)壓變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行，因?yàn)橛休d分接開關(guān)的切換不能保證同步工作。根據(jù)變電所變壓器配置，有兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行，所以應(yīng)選用無載調(diào)壓變壓器。 綜合以上分析，結(jié)合技術(shù)分析對比及經(jīng)濟(jì)可靠性分析對比，本所宜采用SZ9-6300/110型三相雙繞組有載調(diào)壓變壓器，其容量以及技術(shù)參數(shù)如下： 主變?nèi)萘浚? =60 型號(hào)： 三相雙繞組有載調(diào)壓降壓變壓器 阻抗電壓： 10.5%　　 聯(lián)接組別： Y/△-11 臺(tái)數(shù)： 兩臺(tái) 第4章 主接線的設(shè)計(jì) 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設(shè)備，并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來。把變電站、斷路器等按預(yù)期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。用規(guī)定的圖形符號(hào)按工作順序排列，表示電氣設(shè)備或成套裝備的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。 4.1 設(shè)計(jì)主接線的意義 主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分，是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。 4.2 設(shè)計(jì)主接線的要求 電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足安全性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性四項(xiàng)基本要求，其具體要求如下： 首先，變電站的安全性應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。具體要求如下： （1）在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的負(fù)荷側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)； （2）在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的負(fù)荷側(cè)，必須裝設(shè)低壓隔離開關(guān)； （3）在裝設(shè)高壓熔斷器、負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離隔離開關(guān)； （4）35及以上的線路末端，應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)連鎖的接地刀閘； （5）變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上的避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)；接與變壓器引出的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。 其次，要考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、所采用的設(shè)備的可靠性以及結(jié)合一次設(shè)備和二次設(shè)備在運(yùn)行中的可靠性進(jìn)行綜合分析。具體要求如下： （1）斷路器檢修時(shí)不應(yīng)影響供電。檢修時(shí)，應(yīng)能保證安全、可靠的供電； （2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)出線回?cái)?shù)及停電時(shí)間，并且要保證全部一級(jí)負(fù)荷和部分二級(jí)負(fù)荷的供電； （3）盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性。防止系統(tǒng)解裂； （4）大機(jī)組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。 此外，主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活要求。從系統(tǒng)的長遠(yuǎn)規(guī)劃來設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足靈活性要求。其具體要求如下： （1）調(diào)度時(shí)應(yīng)該可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求； （2）檢修時(shí)可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對車間的供電； （3）擴(kuò)建時(shí)可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停運(yùn)時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組，變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作最少。 主接線滿足可靠性，靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。其具體要求如下： （1）主接線力求簡單，節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、避雷器等一次設(shè)備； （2）要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器； （3）35及其以下終端或分支變電所可采用簡易電器； （4）主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少； （5）合理地選擇電氣設(shè)備的種類、容量、數(shù)量，要避免設(shè)備增加電能損失。 4.3 主接線的設(shè)計(jì)及論證 定義： 根據(jù)電能輸送和分配的要求，表示主要電氣設(shè)備相互之間的連接關(guān)系，以及本變電站(或發(fā)電廠)與電力系統(tǒng)的電氣連接關(guān)系，通常以單線圖表示。電氣主接線中有時(shí)還包括發(fā)電廠或變電站的自用電部分，常稱作自用電接線。電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。 本設(shè)計(jì)采用兩種接線選擇：單母線分段方式，雙母線方式 優(yōu)點(diǎn): 1、具有單母線接線簡單、清晰、方便、經(jīng)濟(jì)、安全等優(yōu)點(diǎn)。 2、較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關(guān)分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關(guān)短路時(shí)，非故障母線段可以實(shí)現(xiàn)完全不停電，而后者則需短時(shí)停電。 3、運(yùn)行比較靈活。分段斷路器可以接通運(yùn)行，也可斷開運(yùn)行。 4、可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。 缺點(diǎn)： 1、任一分段母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，連接在該分段母線上的所有進(jìn)出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴(yán)重的缺點(diǎn)。 2、檢修任一電源或出線斷路器時(shí)，該回路必須停電。這對于電壓等級(jí)高的配電裝置也是嚴(yán)要缺點(diǎn)。因?yàn)殡妷旱燃?jí)高的斷路器檢修時(shí)間較長，對用戶影響甚大。 雙母線接線優(yōu)缺點(diǎn)分析： 優(yōu)點(diǎn)： 1、可靠性高?？奢喠鳈z修母線而不影響正常供電。當(dāng)采用一組母線工作、一組母線備用方式運(yùn)行時(shí)，需要檢修工作母線，可將工作母線轉(zhuǎn)換為備用狀態(tài)后，便可進(jìn)行母線停電檢修工作；檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時(shí)，只影響該回路供電；工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電；可利用母聯(lián)斷路器代替引出線斷路器工作，使引出線斷路器檢修期間能繼續(xù)向負(fù)荷供電。 2、靈活性好。為了克服上述單母線分段接線的缺點(diǎn)，發(fā)展了雙母線接線。按每一回路所連接的斷路器數(shù)目不同，雙母線接線有單斷路器雙母線接線、雙斷路器雙母線接線、一臺(tái)半斷路器接線（因兩個(gè)回路共用三臺(tái)斷路器，又稱二分之三接線）三種基本形式。后兩種又稱雙重連接的接線，意即一個(gè)回路與兩臺(tái)斷路器相連接，在超高壓配電裝置中被日益廣泛地采用。 缺點(diǎn)： 設(shè)備增多，投資大，占地面積大，操作復(fù)雜，配電裝置布置復(fù)雜。 綜上所述，單母線分段選為此變電所的主接線形式。 兩種接線方式比較 圖4.1 低壓側(cè)采用單母線分段主接線圖 圖4.2 低壓側(cè)采用雙母線主接線圖 單母線分段方式優(yōu)缺點(diǎn)分析： 優(yōu)點(diǎn): 1、具有單母線接線簡單、清晰、方便、經(jīng)濟(jì)、安全等優(yōu)點(diǎn)。 2、較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關(guān)分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關(guān)短路時(shí)，非故障母線段可以實(shí)現(xiàn)完全不停電，而后者則需短時(shí)停電。 3、運(yùn)行比較靈活。分段斷路器可以接通運(yùn)行，也可斷開運(yùn)行。 4、可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。 缺點(diǎn)： 1、任一分段母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，連接在該分段母線上的所有進(jìn)出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴(yán)重的缺點(diǎn)。 2、檢修任一電源或出線斷路器時(shí)，該回路必須停電。這對于電壓等級(jí)高的配電裝置也是嚴(yán)要缺點(diǎn)。因?yàn)殡妷旱燃?jí)高的斷路器檢修時(shí)間較長，對用戶影響甚大。 雙母線接線優(yōu)缺點(diǎn)分析： 優(yōu)點(diǎn)： 1、可靠性高?？奢喠鳈z修母線而不影響正常供電。當(dāng)采用一組母線工作、一組母線備用方式運(yùn)行時(shí)，需要檢修工作母線，可將工作母線轉(zhuǎn)換為備用狀態(tài)后，便可進(jìn)行母線停電檢修工作；檢修任一母線側(cè)隔離開關(guān)時(shí)，只影響該回路供電；工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電；可利用母聯(lián)斷路器代替引出線斷路器工作，使引出線斷路器檢修期間能繼續(xù)向負(fù)荷供電。 2、靈活性好。為了克服上述單母線分段接線的缺點(diǎn)，發(fā)展了雙母線接線。按每一回路所連接的斷路器數(shù)目不同，雙母線接線有單斷路器雙母線接線、雙斷路器雙母線接線、一臺(tái)半斷路器接線（因兩個(gè)回路共用三臺(tái)斷路器，又稱二分之三接線）三種基本形式。后兩種又稱雙重連接的接線，意即一個(gè)回路與兩臺(tái)斷路器相連接，在超高壓配電裝置中被日益廣泛地采用。 缺點(diǎn)： 設(shè)備增多，投資大，占地面積大，操作復(fù)雜，配電裝置布置復(fù)雜。 綜上所述，單母線分段選為此變電所的主接線形式。 第5章 短路計(jì)算 工廠供電系統(tǒng)要求正常的地不間斷地對用電負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)的正常進(jìn)行。然而，系統(tǒng)中難免出現(xiàn)故障，最常見的故障就是短路，同時(shí)，短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，它會(huì)破壞電力系統(tǒng)對用戶正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 5.1 短路的原因 所謂短路，就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。造成短路的主要原因有： （1）電氣設(shè)備絕緣損壞 這種損壞可能是由于設(shè)備長期運(yùn)行、絕緣自然老化造成的；也可能是由于設(shè)備本身質(zhì)量低劣、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿；或者設(shè)備質(zhì)量合格、絕緣合乎要求而被過電壓擊穿；或者是由于設(shè)備絕緣受到了外力損傷而造成的。 （2）有關(guān)人員誤操作 這種情況多是由于操作人員違反安全操作規(guī)程而發(fā)生的，例如帶負(fù)荷拉閘或?qū)⒌碗妷涸O(shè)備接入較高電壓的電路中而造成擊穿短路。 （3）鳥獸為害事故 鳥獸跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣，從而導(dǎo)致短路。 電力系統(tǒng)中，可能發(fā)生短路有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但三相短路的短路電流最大，造成的危害也最為嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此短路計(jì)算中以三相短路計(jì)算為主。不對稱短路也可以按對稱分量法將不對稱的短路電流分解為對稱的正序、負(fù)序和零序分量，因此，本次設(shè)計(jì)對系統(tǒng)進(jìn)行對稱的三相短路分析計(jì)算。 5.2 短路的后果 短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大得多，短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害： （1）短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到破壞和損害，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。 （2）短路時(shí)電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 （3）短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。 （4）不對稱短路的短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變電磁場，對附近的通訊線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。 由此可見，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以便正確的選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致破壞。 5.3 短路計(jì)算的目的 在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計(jì)算，這些問題主要是： （1）選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)。 （2）為了合理的配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，必須對電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算和分析。 （3）在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行短路計(jì)算。 5.4 對本設(shè)計(jì)進(jìn)行短路計(jì)算 取基準(zhǔn)容量為,基準(zhǔn)電壓（單位為）為，由公式可以計(jì)算出基準(zhǔn)電流（單位為），由公式，可以計(jì)算出基準(zhǔn)電抗（單位為Ω）。計(jì)算出基準(zhǔn)值如下表5.1。 表5.1 基準(zhǔn)值取值表 額定電壓 10 60 基準(zhǔn)電壓 10.5 63 基準(zhǔn)電流 5.50 0.91 基準(zhǔn)電抗 1.10 39.69 （1）計(jì)算變壓器的電抗的標(biāo)幺值： （2）計(jì)算線路的短路電抗標(biāo)幺值： （3）畫短路系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值等效電路圖5.1 圖 5.1 系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值等效電路圖 （4） 計(jì)算最大運(yùn)行方式下短路電流和短路容量： 60側(cè)，點(diǎn)短路時(shí)： 短路系統(tǒng)總電抗標(biāo)幺值為： 三相短路電流周期分量有效值為： 三相短路電流穩(wěn)態(tài)值： 三相短路沖擊電流最大值： 三相短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 10側(cè)，點(diǎn)短路時(shí)： 短路系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值為： 三相短路電流周期分量有效值為： 三相短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)值為： 三相短路沖擊電流最大值： 三相短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： （5）計(jì)算最小運(yùn)行方式下短路電流和短路容量： 60側(cè)，點(diǎn)短路時(shí)： 短路系統(tǒng)總電抗標(biāo)幺值為： 三相短路電流周期分量有效值為： 三相短路電流穩(wěn)態(tài)值： 三相短路沖擊電流最大值： 三相短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 10側(cè)，點(diǎn)短路時(shí)： 短路系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值為： 三相短路電流周期分量有效值為： 三相短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)值為： 三相短路沖擊電流最大值： 三相短路沖擊電流有效值： 三相短路容量： 第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。電氣設(shè)備的選擇是變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行條件。電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備，由于用途和工作條件各異，它們的具體選擇方法也就不盡相同，但從基本要求來說，卻是相同的，電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按照正常的工作條件進(jìn)行選擇，按短路條件校驗(yàn)，其動(dòng)、熱穩(wěn)定性。 6.1電氣設(shè)備選擇的基本要求 選擇項(xiàng)目的說明： （1）按正常工作條件進(jìn)行選擇 1.按額定電壓選擇 在選擇設(shè)備時(shí)，一般按照導(dǎo)體和電器的額定電壓不低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即。 2.按額定電流選擇 在規(guī)定的周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的額定電流應(yīng)不小于流過設(shè)備的最大持續(xù)工作電流，即。 （2） 按短路條件校驗(yàn) 1.短路穩(wěn)定條件校驗(yàn)的一般原則： 電氣在選定后應(yīng)按最大可能通過短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。校驗(yàn)的短路電流，一般可取三相短路電流。 2.按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)就是要求所選擇的導(dǎo)體和電器，當(dāng)短路電流通過它時(shí)，所能達(dá)到的最高溫度不應(yīng)超過導(dǎo)體和電器的短時(shí)發(fā)熱最高允許溫度，即要求 或 式中 —— 短路電流熱效應(yīng) —— 導(dǎo)體和電器允許的短時(shí)熱效應(yīng) —— 時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體和電器允許通過的熱穩(wěn)定電流 —— 導(dǎo)體和電器的熱穩(wěn)定時(shí)間 3. 短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為： 或 式中 、——短路沖擊電流幅值及有效值 、——導(dǎo)體和電器允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值及有效值 4.短路電流的計(jì)算條件 校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定和開關(guān)電流時(shí)，必須合理的確定短路計(jì)算時(shí)間。短路計(jì)算時(shí)間為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和相應(yīng)斷路器的全分閘時(shí)間之和，即 （7-1） 本次設(shè)計(jì)在校驗(yàn)時(shí)，短路計(jì)算時(shí)間 對于開斷電器（如斷路器、熔斷器等），應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開斷短路電流。故電器的開斷計(jì)算時(shí)間是從短路瞬間開始到短路器滅弧觸頭分離的時(shí)間。其中包括主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器固有分閘時(shí)間，即 6.2各種設(shè)備的選擇 6.2.1母線的選擇 常用導(dǎo)體材料有銅、鋁和鋁合金。銅的電阻率低、強(qiáng)度大、抗腐蝕性強(qiáng)，是很好的導(dǎo)體材料。鋁的電阻率為銅的1.7—2倍，但密度只有銅的30%，我國鋁的儲(chǔ)量豐富、價(jià)廉，因此，一般采用鋁或鋁合金材料作為導(dǎo)體材料。 常用的硬導(dǎo)體截面有矩形、槽形和管形。矩形導(dǎo)體散熱條件好，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大。為避免集膚效應(yīng)系數(shù)過大，單條矩形截面最大不超過1250㎜2。當(dāng)工作電流超過最大截面單條導(dǎo)體允許載流量時(shí)，可將2—4條矩形導(dǎo)體并列使用，但多條導(dǎo)體并列的允許電流并不成比例增加，故一般避免采用4條矩形導(dǎo)體并列使用。 導(dǎo)體截面選擇 1.導(dǎo)體截面選擇的一般要求 裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇和校驗(yàn)： （1）工作電流 （2）經(jīng)濟(jì)電流密度 （3）電暈 （4）動(dòng)穩(wěn)定或機(jī)械強(qiáng)度 （5）熱穩(wěn)定 2.回路持續(xù)工作電流選擇 （7-1） 式中 ——正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流 ——相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運(yùn)行溫度,環(huán)境條及安裝方式下長期允許的載流量 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 ： 除配電裝置的匯流母線以外；對于全年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)較大，母線較長，傳輸容量較大的回路，均應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低。對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax ，將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。各種鋁導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度截面積： （7-2） 式中 ——正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流 S——經(jīng)濟(jì)截面積 ——經(jīng)濟(jì)電流密度 應(yīng)盡量選擇接近所計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)截面，當(dāng)無合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，為節(jié)約投資，允許選擇小于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。 電暈電壓校驗(yàn)： 電暈放電將引起電暈損耗、無線電干擾、噪聲和金屬腐蝕等許多不利影響。對于110kV及以上裸導(dǎo)體，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗(yàn)，即裸導(dǎo)體的臨界電壓Ucr應(yīng)大于最高工作電壓Umax ，即 Ucr ＞Umax 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 按照上述情況選擇的導(dǎo)體截面積，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)的公式為 （7-3） 式中 ——所選導(dǎo)體截面積 ——根據(jù)熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體最小允許截面積 ——短路電流熱效應(yīng) ——集膚效應(yīng)系數(shù) ——熱穩(wěn)定系數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 式中： ——導(dǎo)體最大相間應(yīng)力（Mpa） 　——導(dǎo)體材料允許應(yīng)力（Mpa） 注：硬鋁允許應(yīng)力為69 Mpa，硬銅允許應(yīng)力為40 Mpa。 式中 ——導(dǎo)體所受的最大彎距（N.m） ——導(dǎo)體對垂直于作用力言論自由軸的截面系數(shù)（m3） 式中 ——單位長度導(dǎo)體上的受相間電動(dòng)力（N/M） ——導(dǎo)體支柱絕緣子間的跨距（M） 式中 ——短路沖擊電流（A） ——矩形導(dǎo)體厚度（m） 　 ——矩形導(dǎo)體寬度（m） ——相間距 （m） 注：本設(shè)計(jì)根據(jù)選用的高壓開關(guān)柜，所取距離。 母線的校驗(yàn)分軟母線和硬母線。軟母線只校驗(yàn)熱穩(wěn)定性，而硬母線就應(yīng)該校驗(yàn)熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)中60KV側(cè)是戶外系統(tǒng)，選擇軟母線。10KV側(cè)選擇硬母線。 60kV側(cè)母線的選擇： 最大工作電流： 考慮兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行： 修正系數(shù) 其中： ——導(dǎo)體長期發(fā)熱允許最高溫度 ——導(dǎo)體額定環(huán)境溫度 ——安裝地點(diǎn)實(shí)際環(huán)境溫度 經(jīng)過修正后的電流根據(jù)載流量選擇LGJ—185同時(shí)為了管理的要求60KV的母線都使用LGJ—185導(dǎo)線。 度 在選擇時(shí)同樣使用經(jīng)濟(jì)截面分析 10kV側(cè)最大工作電流： 查表：j=0.9A/ 選擇1258矩形鋁導(dǎo)體單條水平放置。 1258單條矩形鋁導(dǎo)體水平放置長期允許載流量1876A>1443A 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn): 選取絕緣子的跨度L為開關(guān)柜的寬度L=1.2m，相間距離a=a0.25m.在短路電流作用下單位長度所受最大動(dòng)力為： 因?yàn)槟妇€采取水平放置，其截面系數(shù)： 母線材料的最大計(jì)算應(yīng)力為： 查手冊得鋁硬母線的允許應(yīng)力為： 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求 根據(jù)以上校驗(yàn)，所選母線滿足要求。 6.2.2斷路器選擇 斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)，用它來倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運(yùn)行，能起到保護(hù)作用。 對于斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)要求和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較后確定。該變電所所選的是六氟化硫斷路器，其綜合條件滿足要求，而且六氟化硫斷路器是目前的主流產(chǎn)品。 斷路器種類和型式的選擇： 按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油式短路器、少油式斷路器、壓縮空氣高壓斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。 60kV側(cè)斷路器的選擇 根據(jù)資料60kV側(cè)可以選擇少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器。在現(xiàn)代化的變電所中一般選擇SF6斷路器，因?yàn)樗目煽啃院芨?、運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長等。 按額定電壓選擇 高壓斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓,即 按額定電流選擇 高壓斷路器的額定電流應(yīng)大于或等于最大持續(xù)工作電流，即 最大持續(xù)工作電流為 （A） 按開斷電流選擇 高壓斷路器的額定電流開斷電流，不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量，即 當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，為了簡化計(jì)算，也可用次暫態(tài)電流進(jìn)行選擇，即 根據(jù)60kV側(cè)斷路器的、的要求，查《電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分》，選用LW9—63斷路器。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 斷路器的額定短時(shí)耐受熱量應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應(yīng)，即 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 斷路器的額定峰值耐受電流應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過斷路器的短路沖擊電流幅值，即： 最大持續(xù)工作電流 型號(hào) 額定電壓（KV） 最高電壓（KV） 額定電流（A） 額定開斷電流（KA） 額定關(guān)合電流（KA）（峰值） 4s熱穩(wěn)定電流（KA） 額定動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）峰值） LW9—63 63 72.5 1000 31.5 80 31.5 80 表7.2 LW9—63型斷路器參數(shù)見下表 型號(hào) 額定電壓(KV) 最高工作電壓(KV) 額定電流（A） 額定短路開斷電流（KA） LW9--63 63 72.5 2500 31.5 額定短路關(guān)合 電流（KA） 動(dòng)穩(wěn)定電流（KA） 熱穩(wěn)定電流（KA） 合閘時(shí)間（S） 分閘時(shí)間（S） 80 80 31.5 0.15 0.03 依照最大工作電流選擇的設(shè)備的型號(hào)為：選擇：LW9—63型斷路器 按關(guān)合電流選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已經(jīng)存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，動(dòng)、靜觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞。 表7.3斷路器校驗(yàn)表 計(jì)算數(shù)據(jù) LW9—63 60KV 6.2.3隔離開關(guān)選擇 隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所中常用的電器，兔需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅行裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。 種類和型式的選擇： 隔離開關(guān)的型式較多，按安裝地點(diǎn)不同，可分位為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。 隔離開關(guān)的選擇除了不校驗(yàn)開斷、關(guān)合電流以外，其余與斷路器的選擇相同。因?yàn)楦綦x開關(guān)與斷路器串聯(lián)在回路中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路故障時(shí)，對隔離開關(guān)的影響完全取決于斷路器的開斷時(shí)間。故計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)完全相同。 60KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇： 本設(shè)計(jì)方案60KV側(cè)采用戶外式GW4—63型隔離開關(guān)。 為了便于儲(chǔ)備元件均選用同類型的隔離開關(guān)， GW系列的隔開關(guān)系列較全，雙柱式，可高型布置，重量較輕，可手動(dòng)，電動(dòng)操作。 按額定電壓選擇： 高壓斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即 按額定電流選擇： 高壓斷路器的額定電流應(yīng)大于或等于最大持續(xù)工作電流，即 最大持續(xù)工作電流為 （A） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 斷路器的額定短時(shí)耐受熱量應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應(yīng)，即 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 斷路器的額定峰值耐受電流應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過斷路器的短路沖擊電流幅值，即 根據(jù)60KV側(cè)隔離開關(guān)的、的要求，查《電力工程電氣設(shè)備手冊 電氣一次部分》，選用GW4—63隔離開關(guān)。 隔離開關(guān)的選擇出了不校驗(yàn)開斷電流以外，其余與斷路器的選擇相同，因?yàn)? 表7.4 隔離開關(guān)的參數(shù)表 型號(hào) 額定電壓（KV） 額定電流（A） 熱穩(wěn)定電流（4s）（KA） 動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）（KA） GW4—63 60 600 15.8 50 隔離開關(guān)與斷路器串聯(lián)在回路中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路故障時(shí)，對隔離開關(guān)的影響完全取決于斷路器的開斷時(shí)間，故計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)完全相同。 所選隔離開關(guān)為： 四 電壓互感器選擇 1. 按裝置種類和型式選擇 電壓互感器的裝置種類和型式應(yīng)按照安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇。對于35至110kV配電裝置，宜采用電磁式電壓互感器。對于3至20 kV室內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器，布置在高壓開關(guān)柜中或者地區(qū)狹窄的地方。 2. 接線方式的選擇 在滿足二次電壓和負(fù)荷要求的條件下，電壓互感器應(yīng)采用簡單接線。 3. 一次回路電壓選擇 為了保證電壓互感器的安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（0.9～1.1）范圍內(nèi)變動(dòng)，即 0.9 4. 容量和準(zhǔn)確級(jí)選擇 由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，互感器本身并不遭受短路電流的作用，因此不需要校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)。 本設(shè)計(jì)選用JCC-60型電壓互感器有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。 由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，互感器本身并不遭受短路電流的作用，因此不需要校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定。 選擇JDCF-63型電壓互感器 表7.5 JDCF-63型電壓互感器參數(shù)表 類型 最大容量 額定電壓(KV) 剩余電壓繞組 二次負(fù)荷(VA) JDCF—63型 2000VA 初級(jí)繞組 次級(jí)繞組 0.1/√3 0.2級(jí) 0.5級(jí) 3P級(jí) 1級(jí) 66/√3 0.1/√3 50 400 100 400 6.2.4電流互感器選擇 1. 電流互感器的作用 （1）將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的小電流（5A或1A），使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜和便于屏內(nèi)安裝。 （2）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均為接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。 2.電流互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件